CN110438152B - 通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯块茎萌芽的方法 - Google Patents
通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯块茎萌芽的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110438152B CN110438152B CN201910827460.4A CN201910827460A CN110438152B CN 110438152 B CN110438152 B CN 110438152B CN 201910827460 A CN201910827460 A CN 201910827460A CN 110438152 B CN110438152 B CN 110438152B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- potato
- culture medium
- stdwf1
- culturing
- gene
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 title claims abstract description 94
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 title claims abstract description 94
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 title claims abstract description 35
- 230000035784 germination Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 47
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000002018 overexpression Effects 0.000 claims abstract description 17
- 241000589158 Agrobacterium Species 0.000 claims abstract description 16
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 52
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 claims description 20
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 claims description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 20
- 229960004793 sucrose Drugs 0.000 claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 18
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 claims description 17
- 239000008272 agar Substances 0.000 claims description 17
- 230000009261 transgenic effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 16
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 claims description 16
- 235000012015 potatoes Nutrition 0.000 claims description 13
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 12
- 241000589155 Agrobacterium tumefaciens Species 0.000 claims description 9
- 238000001976 enzyme digestion Methods 0.000 claims description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 7
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 6
- 239000012881 co-culture medium Substances 0.000 claims description 6
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 6
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 claims description 6
- 239000008223 sterile water Substances 0.000 claims description 6
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 6
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000013604 expression vector Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000006870 ms-medium Substances 0.000 claims description 4
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 claims description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 4
- 238000012408 PCR amplification Methods 0.000 claims description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 3
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 3
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 108091008146 restriction endonucleases Proteins 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 description 4
- 230000005059 dormancy Effects 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 3
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 3
- 239000012154 double-distilled water Substances 0.000 description 3
- 238000012257 pre-denaturation Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000011529 RT qPCR Methods 0.000 description 2
- 238000010805 cDNA synthesis kit Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 2
- FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 4-amino-1-[(2r)-6-amino-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-amino-3-phenylpropanoyl]amino]-3-phenylpropanoyl]amino]-4-methylpentanoyl]amino]hexanoyl]piperidine-4-carboxylic acid Chemical compound C([C@H](C(=O)N[C@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N1CCC(N)(CC1)C(O)=O)NC(=O)[C@H](N)CC=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 0.000 description 1
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 102000012410 DNA Ligases Human genes 0.000 description 1
- 108010061982 DNA Ligases Proteins 0.000 description 1
- 108010042407 Endonucleases Proteins 0.000 description 1
- 102000004533 Endonucleases Human genes 0.000 description 1
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 1
- 102100034343 Integrase Human genes 0.000 description 1
- 102000003960 Ligases Human genes 0.000 description 1
- 108090000364 Ligases Proteins 0.000 description 1
- 102000010292 Peptide Elongation Factor 1 Human genes 0.000 description 1
- 108010077524 Peptide Elongation Factor 1 Proteins 0.000 description 1
- 238000002123 RNA extraction Methods 0.000 description 1
- 108010092799 RNA-directed DNA polymerase Proteins 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 241000208292 Solanaceae Species 0.000 description 1
- 108700019146 Transgenes Proteins 0.000 description 1
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- 102000004142 Trypsin Human genes 0.000 description 1
- 108090000631 Trypsin Proteins 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000246 agarose gel electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 235000015278 beef Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013599 cloning vector Substances 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000001917 fluorescence detection Methods 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 238000005213 imbibition Methods 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000011278 mitosis Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000013642 negative control Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 239000013641 positive control Substances 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 239000011535 reaction buffer Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000003716 rejuvenation Effects 0.000 description 1
- 238000010839 reverse transcription Methods 0.000 description 1
- 239000003161 ribonuclease inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000012588 trypsin Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01H—NEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
- A01H4/00—Plant reproduction by tissue culture techniques ; Tissue culture techniques therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/415—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from plants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
- C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
- C12N15/82—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
- C12N15/8241—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
- C12N15/8261—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Developmental Biology & Embryology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Botany (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
Abstract
本发明提供了一种通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯萌发的方法,包括:(1)通过农杆菌介导制备过表达马铃薯StDWF1材料;(2)过表达马铃薯StDWF1材料的鉴定;(3)组织培养过表达马铃薯StDWF1材料;(4)将步骤(3)所得材料培养15天后移栽到大棚培养,最后测定块茎的萌发时间。本发明中StDWF1基因参与马铃薯块茎的萌发过程,通过过表达StDWF1基因可促进马铃薯块茎萌发,比对照组萌发时间提早至少15天,进而提高了其产量。
Description
技术领域
本发明属于基因工程技术领域,具体涉及一种通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯萌发的方法。
背景技术
马铃薯属茄科一年生草本植物,具有适应性广、产量高、营养价值丰富等特点,是全球第四大粮食作物。2010年,马铃薯的世界产量已经达到了3.2×108吨,中国作为世界第一产量大国,每年马铃薯产量近750万吨。马铃薯在中国粮食安全、脱贫攻坚、乡村振兴中占有重要位置,但目前对马铃薯的研究面临着两个问题:一是马铃薯的单产较低,二是难以调控马铃薯的萌发。这两个问题对中国粮食生产及马铃薯研究方面有较大的影响。
马铃薯块茎应用广,即可作为商品薯,也作种薯,生产上对两者的控芽需求不同。特别对于种薯,则需要调节其萌芽时间与播种季节相配,否则会出现块茎萌芽过晚或种薯生理年龄不当的问题照成产量下降。
马铃薯块茎萌芽不同于种子萌发,其块茎含水量高,不需要吸胀吸水,直接进行生理生化代谢、细胞有丝分裂等过程,不能通过水分调控其萌芽,因此马铃薯块茎萌芽具有特殊性。研究表明,温度、空气等环境因子对萌芽的调控效果不明显,GA、IAA与CTK能促进块茎萌芽,但其成本高,不同品种的萌芽时间差异非常明显,因此马铃薯萌芽研究中遗传背景机制是影响块茎萌芽的关键因素。
综上所述,马铃薯块茎萌芽调控存在耗费高、效果不显著等问题,其根本原因是马铃薯块茎从休眠至萌芽转换的内部机制不明确。因此,研究马铃薯块茎中与萌芽相关的基因的表达调控机制是亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题,本发明提供一种通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯萌发的方法,该方法可有效提前马铃薯萌发时间,进而提高马铃薯产量。
为实现上述目的,本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯萌发的方法,包括以下步骤:
(1)通过农杆菌介导制备过表达马铃薯StDWF1材料
①制备转化后的农杆菌菌液
采用限制性内切酶对含有StDWF1目的基因片段的表达载体和过表达载体进行双酶切,将酶切得到的载体和目的片段回收并连接,将连接产物转化至感受态细胞中,挑取单菌落扩繁、提取质粒,经PCR、酶切和测序鉴定后转化到根癌农杆菌的感受态细胞中,制得转化后的农杆菌菌液;
②马铃薯苗的诱导
以马铃薯苗的茎段作为外植体接入基本培养基中,置于温度为18±1℃、光照时间为8h/16h day/night、光照强度为35-45μmol m-2s-1的条件下培养15-20天;
③农杆菌的活化及重悬
④预培养及共培养
预培养:取培养了15-20天的马铃薯苗,在无菌条件下取中间生长健壮且无芽眼的茎段,置于预培养基上,于20-24℃暗培养2-3天;
共培养:将重悬的农杆菌浸染预培养后的茎段2-3min,然后用无菌水清洗2遍,去掉多余水分后,接入垫有一层滤纸的共培养基中,于24-26℃暗培养36h;
⑤芽诱导及根诱导
芽诱导:将共培养后的茎段放入含100mg/L Cef的无菌水中清洗3-4遍,去掉多余水分后转入芽筛选培养基中进行培养,培养温度为23±1℃,光照强度为35-45μmol m-2s-1,光照时间为16h/8h day/night,每隔10-14天更换一次培养基;
根诱导:将长至0.5-1cm的再生芽剪下接入生根筛选培养基中进行培养,培养温度为20±1℃,光照强度为55-65μmol m-2s-1,光照时间为16h/8h day/night;
(2)过表达马铃薯StDWF1材料的鉴定
筛选步骤(1)所得材料中能够正常长出根的株系,提取其基因组DNA,以基因组DNA为模板进行目的基因PCR扩增及测序,确定转基因株系;
(3)组织培养过表达马铃薯StDWF1材料
将步骤(2)确定的转基因株系在基本培养基上进行培养,将培养10-15天后的转基因植株幼苗的顶芽或带叶的茎段1.0-1.5幼嫰部分接种到MS培养基中,进行培养;
(4)将步骤(3)所得材料培养15天后移栽到大棚培养,最后测定块茎的萌发时间。
进一步地,基本培养基为MS培养基+0.6wt%琼脂+3wt%蔗糖,pH值为5.8-5.9。
进一步地,步骤③中农杆菌的活化及重悬具体过程为:取转化后的农杆菌菌液在固体培养基中划线,然后置于28℃培养48h;挑取单菌落接种至含50mg/LKan和50mg/L Rif的液体YEB中,在28℃,200rpm条件下培养过夜,最后对菌液进行稀释继续培养至OD600=0.4-0.6,离心,去上清,加入等体积的悬菌液重悬菌体。
进一步地,步骤③中重悬液为MS培养基+3wt%蔗糖,pH值为5.9-6.0。
进一步地,步骤④中预培养基的成分为:MS培养基+0.6wt%琼脂+3wt%蔗糖+2mg/L 6-BA+0.25mg/L TDZ+0.1mg/L GA3+0.03mg/L 2,4-D,pH值为5.9-6.0。
进一步地,步骤④中共培养基的成分为:MS培养基+0.6wt%琼脂+3wt%蔗糖+2mg/L 6-BA+0.25mg/L TDZ+0.1mg/L GA3+0.03mg/L 2,4-D,pH值为5.9-6.0。
进一步地,步骤⑤中芽筛选培养基的成分为:MS培养基+0.6wt%琼脂+3wt%蔗糖+2mg/L 6-BA+0.25mg/L TDZ+0.1mg/L GA3+0.03mg/L 2,4-D+50mg/LKan+100mg/L Cef+250mg/L Car,pH值为5.9-6.0。
进一步地,步骤⑤中生根筛选培养基的成分为:MS培养基+0.6wt%琼脂+3wt%蔗糖+50mg/L Kan,pH值为5.9-6.0。
本发明提供的通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯萌发的方法,具有以下有益效果:
本发明中StDWF1基因参与马铃薯块茎的萌发过程,通过过表达StDWF1基因可促进马铃薯块茎萌发,比对照组萌发时间提早至少15天,进而提高了其产量。
附图说明
图1为抗性基因初步检测结果。
图2为荧光定量检测不同株系叶片中StDWF1表达量结果。
图3为不同材料在不同休眠期StDWF1基因表达量变化结果。
图4为不同材料在不同休眠期的块茎萌发数结果。
图5为不同材料同一时间的萌发情况。
图6为不同材料的总产量结果。
具体实施方式
实施例1
一种通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯萌发的方法,包括以下步骤:
(1)通过农杆菌介导制备过表达马铃薯StDWF1材料
①制备转化后的农杆菌菌液
采用限制性内切酶BamH1和SmaI分别双酶切含目的基因片段(StDWF1基因序列见SEQ ID NO:7)的克隆载体和过表达载体pBI121(空载体),将酶切得到的pBI121载体和目的片段回收并用T4连接酶连接。酶切反应在37℃进行,连接反应于4℃过夜。
其中,酶切体系(50μl)为:10×Buffer 5μl、10×BSA 5μl、Restrictionendonucleases 2.5μl、PCR products or Vectors 10μl、ddH2O 27.5μl。
连接体系(10μl)为:T4DNA ligase 1μl、10×Buffer 1μl、Vector 2μl、PCRproducts 6μl。
将连接产物转化至大肠杆菌感受态细胞中,挑取单菌落扩繁、提取质粒,经PCR、酶切和测序鉴定后转化到根癌农杆菌的感受态细胞GV3101中,制得转化后的农杆菌菌液。
②马铃薯苗的诱导
以马铃薯苗的茎段作为外植体接入基本培养基中,置于温度为18±1℃、光照时间为8h/16h day/night、光照强度为40μmol m-2s-1的条件下培养15-20天;其中,基本培养基包括MS培养基+0.6wt%琼脂+3wt%蔗糖,pH值为5.8-5.9。
③农杆菌的活化及重悬
取转化后的农杆菌菌液划线,置于26-28℃培养48h,挑取单菌落接种至含50mg/LKan和50mg/L Rif的液体YEB中,于28℃,200rpm条件下生长过夜,然后对菌液进行稀释继续培养至OD600=0.4-0.6,离心,去上清,加入等体积的悬菌液重悬菌体。
其中,1L农杆菌YEB培养基包括以下成分:胰蛋白5.0g,蔗糖5.0g,MgSO4·7H2O0.5g,酵母粉10.0g,牛肉浸膏5.0g,加水1L,用triss碱调pH至7.0,若固体则加15g琼脂粉,121℃灭菌20min。
悬菌液包括以下成分:MS培养基+3wt%蔗糖,pH值为5.9-6.0。
④预培养及共培养
预培养:取诱导培养了15-20天的马铃薯苗,在无菌条件下取中间生长健壮且无芽眼的茎段,置于预培养基上,于20-24℃暗培养2-3天;
其中,预培养基的成分为:MS培养基+0.6wt%琼脂+3wt%蔗糖+2mg/L6-BA+0.25mg/L TDZ+0.1mg/L GA3+0.03mg/L 2,4-D,pH值为5.9-6.0。
共培养:将重悬的农杆菌浸染预培养后的茎段2-3min,然后用无菌水清洗2遍,去掉多余水分后,接入垫有一层滤纸的共培养基中,于24-26℃暗培养36h;
其中,共培养基的成分为:MS培养基+0.6wt%琼脂+3wt%蔗糖+2mg/L 6-BA+0.25mg/L TDZ+0.1mg/L GA3+0.03mg/L 2,4-D,pH值为5.9-6.0。
⑤芽诱导及根诱导
芽诱导:将共培养后的茎段放入含100mg/L Cef的无菌水中清洗3-4遍,用无菌滤纸吸掉多余水分后转入芽筛选培养基中进行培养,培养温度为23±1℃,光照强度为40μmolm-2s-1,光照时间为16h/8h day/night,每隔10-14天更换一次培养基;
其中,芽筛选培养基的成分为:MS培养基+0.6wt%琼脂+3wt%蔗糖+2mg/L 6-BA+0.25mg/L TDZ+0.1mg/L GA3+0.03mg/L 2,4-D+50mg/L Kan+100mg/L Cef+250mg/L Car,pH值为5.9-6.0。
根诱导:将长至0.5-1cm的再生芽剪下接入生根筛选培养基中进行培养,培养温度为20±1℃,光照强度为60μmol m-2s-1,光照时间为16h/8h day/night;
其中,生根筛选培养基的成分为:MS培养基+0.6wt%琼脂+3wt%蔗糖+50mg/LKan,pH值为5.9-6.0。
本发明所有的培养基是基础培养基在121℃高压灭菌20min后,冷却至60℃左右再添加过滤灭菌后的激素和抗生素。(2)过表达马铃薯StDWF1材料的鉴定
将步骤(1)所得材料在生根筛选培养基培养,观察其生长情况,将能正常生长,初步认为是转基因材料。然后提取转基因材料的基因组DNA,以基因组DNA为模板,进行目的基因PCR扩增及测序,确定是否为转基因材料;然后从确定的转基因材料中提取RNA,筛选出目的基因表达量高于对照组5倍的转基因株系。
(3)组织培养过表达马铃薯StDWF1材料
将步骤(2)筛选的转基因株系在MS培养基+0.6wt%琼脂+3wt%蔗糖,pH值为5.8-5.9的培养基上进行大量繁殖,将生长10-15天的转基因植株幼苗的顶芽或带叶的茎段1.0-1.5cm幼嫰部分接种到MS培养基中,每个株系扩苗200苗,于23±1℃的条件下进行培养。
(4)大棚种植过表达马铃薯StDWF1材料
将步骤(3)所得的转基因材料在培养室内培养15天后,移栽到大棚中,采用随机区组法,将各株系每小区栽种50苗,栽种4个小区,共3次重复。
(5)过表达马铃薯StDWF1材料休眠期的测定
收获大棚种植的过表达马铃薯StDWF1材料的块茎,测定其鲜重,同时每个株系随机选择50个形状大小一致的马铃薯块茎,共200个。将马铃薯块茎分别置于遮光的盒子中,贮藏在温度25℃、相对湿度为85%的阴暗环境里。记录块茎萌芽的时间(一个薯块至少有一个芽的长度≥2mm,即为块茎萌芽),每3天统计各株系块茎萌芽数,计算萌芽率。
上述抗性基因初步检测过程及结果如下:
采用CTAB法提取马铃薯试管苗叶片基因组DNA,以提取的DNA作为模板,抗性基因为抗Kan nptⅡ,设计引物,然后进行PCR反应。
设计的引物为:
上游引物:5'-CTCCTTGCTCCTTCTCG-3'(SEQ ID NO:1);
下游引物:5'-TAGCAAGGGCAAGTCTCAG-3'(SEQ ID NO:2)。
PCR反应体系:ddH2O 3.2μl、Premix Taq 5μl、上游引物(10μM)0.4μl、下游引物(10μM)0.4μl、DNA模板1μl。
PCR反应程序为:98℃预变性2min,98℃变性30s,58℃退火/延伸40s,共30个循环,最后72℃延伸2min。
取4μl扩增产物进行琼脂糖凝胶电泳,检测是否有目的条带,以质粒为阳性对照,用相应品种未转化的无菌苗总DNA为阴性对照,结果见图1,图1中M为5000Maker。
由图1的检测结果可知,马铃薯试管苗叶片基因组DNA均能扩增出目的条带,说明转基因成功。
叶片中StDWF1表达量检测过程及结果如下:
①反转录:根据Invitrogen TRIzol Reagent的产品说明书提取马铃薯试管苗叶片总RNA,然后用RevertAidTM First Strand cDNA Synthesis试剂盒合成cDNA第一条链,再依次加入下列组分:oligodT 1μL、RNA 3μL、DEPC处理水8μL,轻微混匀并离心30s,65℃变性5min,冰上急冷2min,再依次加入5×Reaction Buffer 4μL、RNase Inhibitor(20UμL-1)1μL、10mM dNTP Mix 2μL、Reverse Transcriptase(200UμL-1)1μL,轻微混匀稍离心,42℃水浴,60min,72℃10min终止反应,-20℃保存。
(2)qRT-PCR:
反应体系(10μL):RNase-Free ddH2O 1μL、2×SGExcel FastSYBR Mixture 5μL、Forward Primer(10μM)0.4μL、Reverse Primer(10μM)0.4μL、cDNA 3.2μL。
反应程序:95℃预变性20s,95℃变性5s,58℃退火/延伸30s,共40个循环。
利用荧光定量分析转基因材料与对照组StDWF1基因表达情况,不同过表达StDWF1株系叶片StDWF1基因表达结果见图2;其中,过表达StDWF1材料株系号:3、33、50,分别标记为:OE-StDWF1-#3、OE-StDWF1-#33、OE-StDWF1-#50。由图2可知,对照组StDWF1基因表达量显著低于转基因材料StDWF1基因表达量。
薯块中StDWF1表达量检测过程及结果如下:
以顶芽芽眼为取样中心,用直径6mm,高8mm的圆管取样,取样时间从马铃薯贮藏开始,7天为一个周期,最后取样为块茎萌芽,样品速冻于液氮,待提取总RNA。以Oligo(dT)为引物,RevertAidTM First Strand cDNA Synthesis试剂盒合成cDNA,并设计内参EF1αL引物,即:
EF1αL F:5'-CTTGTACACCACGCTAAGGAG-3'(SEQ ID NO:3);
EF1αL R:5'-GTCAATGCAAACCATTCCTTG-3'(SEQ ID NO:4);以及StDWF1定量引物
StDWF1-F:5'-AGTTGGTGGACTTTCTTCTTTC-3'(SEQ ID NO:5);
StDWF1-R:5'-TTCTGCATTCCTCTGTTCAAG-3'(SEQ ID NO:6)。
qRT-PCR反应体系(10μL):RNase-Free ddH2O 1μL、2×SGExcel FastSYBRMixture 5.0μL、Forward Primer(10μM)0.4μL、Reverse Primer(10μM)0.4μL、cDNA 3.2μL。
反应程序:95℃预变性30s,95℃变性5s,58℃退火/延伸5s,共40个循环,最后在95℃10s,65℃5s,95℃5s,做溶解曲线。
图3为不同材料在不同休眠期StDWF1基因表达量变化结果,其中,每组柱形图中从左到右分别代表OE-StDWF1-#3、OE-StDWF1-#33、OE-StDWF1-#50和对照组。由图3可知,当贮藏3天时,3个过表达株系StDWF1基因表达量均显著高于对照组,随着贮藏时间的延长,该基因表达量降低,当贮藏时间为45天时,3个过表达株系StDWF1基因表达量上升并显著高于对照组,当贮藏时间为52天后,此时过表达材料均萌发未取样,仅仅取样未萌发的对照,对照在59天时StDWF1基因表达量显著上调,此时对照才开始萌发。
图4为不同材料在不同休眠期的块茎萌发数结果。由图4可知,3个过表达株系在45天时已萌发,对照组在59天时该基因表达量才显著上升,3个过表达株系较对照组提前15天萌发。
图5为不同材料同一时间的萌发情况。由图5可知,3个过表达材料已经萌发,而对照组还未萌发,说明StDWF1基因能促进马铃薯块茎萌发。
图6为不同材料的总产量结果。由图6可知,过表达StDWF1基因的马铃薯材料产量得到了显著提高。
序列表
<110> 四川农业大学
<120> 通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯块茎萌芽的方法
<160> 7
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 17
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
ctccttgctc cttctcg 17
<210> 2
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
tagcaagggc aagtctcag 19
<210> 3
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
cttgtacacc acgctaagga g 21
<210> 4
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 4
gtcaatgcaa accattcctt g 21
<210> 5
<211> 22
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 5
agttggtgga ctttcttctt tc 22
<210> 6
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 6
ttctgcattc ctctgttcaa g 21
<210> 7
<211> 1704
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 7
atggcagatg ttcaggctcc cattcgccct aagaggaaga aaaacattat ggaccttctt 60
gtccagttca gatggatcgt cgttatcttc gtcgtccttc ctctctcttt cctgtattat 120
ttctctatat atcttgggga tgttagatct gagtgcaaat catacaagca gcgccagaag 180
gagcatgatg aaaatgttaa aaaggttgtg aagcgtctta aggataggaa tgcatctaag 240
gatggtcttg tctgcacagc tagaaagccc tgggttgctg ttggaatgag aaatgtggac 300
tacaagcgtg ctcgtcattt tgaagttgat ctttctccat ttagaaatgt tcttaacatt 360
gacacggagc gaatgattgc taaagtcgag cctctagtca atatgggcca aatctctaga 420
gttactgtcc ctatgaatgt ttccctcgca gttgttgctg agcttgatga tctaaccgtt 480
ggtggtctga tcaacggcta tgggattgaa ggaagttctc acatttatgg actgttctca 540
gacactgttg tgtcatatga agttgttcta gcagacgggc aggtagttag agctacaaag 600
gacaatgaat attctgatct tttctatgct attccatggt ctcaagggac tctggggctt 660
ctggtttcag ctgagatcaa gctcattcca atcaaggaat acatgaaact tacctacaaa 720
cctgtagttg gtaatttgaa agagattgct caggcttata tagattcttt ttcacctaaa 780
gatggggatc aggataaccg tgaaaaagtt ccggactttg tagaaaccat ggtgtacact 840
cccacagaag ctgtttgcat gactggtaga tatgcttcaa aagaagaggc caagaagaag 900
ggcaatgtga tcaacaatgt tggttggtgg ttcaaaacct ggttttacca gcacgctcaa 960
actgcactca agaaggggga attcgtggag tacattccaa ctagggaata ctaccacagg 1020
cacacaagat gcttgtattg ggaagggaaa cttatccttc cattcggtga tcagtggtgg 1080
tttaggtttt tctttggatg ggccatgcct cccaaggttt ctctacttaa agccactcaa 1140
ggtgaataca ttaggaacta ttaccatgaa aaccatgtca ttcaggatat gcttgttcct 1200
ctttacaagg ttggcgatgc tcttgagtgg gtcaaccgtg agatggaggt gtatcccctc 1260
tggctctgcc cccacagact ctacaggctg cctcttaaaa caatggtgta ccctgaacca 1320
ggttttgagc tgcacaagag gcagggtgac acaaaatatg ctcaaatgta cactgatgtt 1380
ggtgtctact atgctcctgg acctattttg aggggtgagg tctttgatgg tatagaggca 1440
gtccgtaagt tggagagttg gttgattgaa aaccatggat tccagccaca atacgctgtc 1500
tctgagctga cggaaaagaa cttctggagg atgtttgatg gaagcctata cgagaactgc 1560
agaaaaaagt acagagccat cggaaccttc atgagtgtgt actataagtc taagaaagga 1620
aagaagaccg agaaggaggt gcaggacgct gagcaagaga ctgctgaagt tgagacccca 1680
gaagttgatg agcctgaaga ttga 1704
Claims (5)
1.一种通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯萌发和增加产量的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)通过农杆菌介导制备过表达马铃薯StDWF1材料
①制备转化后的农杆菌菌液
采用限制性内切酶对含有StDWF1目的基因片段的表达载体和过表达载体进行双酶切,将酶切得到的载体和目的片段回收并连接,将连接产物转化至感受态细胞中,挑取单菌落扩繁、提取质粒,经PCR、酶切和测序鉴定后转化到根癌农杆菌的感受态细胞中,制得转化后的农杆菌菌液;
②马铃薯苗的诱导
以马铃薯苗的茎段作为外植体接入基本培养基中,置于温度为18±1℃、光照时间为8h/16h day/night、光照强度为35-45μmol m-2s-1的条件下培养15-20天;
③农杆菌的活化及重悬
④预培养及共培养
预培养:取培养了15-20天的马铃薯苗,在无菌条件下取中间生长健壮且无芽眼的茎段,置于预培养基上,于20-24℃暗培养2-3天;
预培养基的成分为:MS培养基+0.6wt%琼脂+3wt%蔗糖+2mg/L 6-BA+0.25mg/L TDZ+0.1mg/L GA3+0.03mg/L 2,4-D,pH值为5.9-6.0;
共培养:将重悬的农杆菌浸染预培养后的茎段2-3min,然后用无菌水清洗2遍,去掉多余水分后,接入垫有一层滤纸的共培养基中,于24-26℃暗培养36h;
⑤芽诱导及根诱导
芽诱导:将共培养后的茎段放入含100mg/L Cef的无菌水中清洗3-4遍,去掉多余水分后转入芽筛选培养基中进行培养,培养温度为23±1℃,光照强度为35-45μmol m-2s-1,光照时间为16h/8h day/night,每隔10-14天更换一次培养基;
芽筛选培养基的成分为:MS培养基+0.6wt%琼脂+3wt%蔗糖+2mg/L 6-BA+0.25mg/LTDZ+0.1mg/L GA3+0.03mg/L 2,4-D+50mg/L Kan+100mg/L Cef+250mg/L Car,pH值为5.9-6.0;
根诱导:将长至0.5-1cm的再生芽剪下接入生根筛选培养基中进行培养,培养温度为20±1℃,光照强度为55-65μmol m-2s-1,光照时间为16h/8h day/night;
生根筛选培养基的成分为:MS培养基+0.6wt%琼脂+3wt%蔗糖+50mg/L Kan,pH值为5.9-6.0;
(2)过表达马铃薯StDWF1材料的鉴定
筛选步骤(1)所得材料中能够正常长出根的株系,提取其基因组DNA,以基因组DNA为模板进行目的基因PCR扩增及测序,确定转基因株系;
(3)组织培养过表达马铃薯StDWF1材料
将步骤(2)确定的转基因株系在基本培养基上进行培养,将培养10-15天后的转基因植株幼苗的顶芽或带叶的茎段1.0-1.5幼嫩 部分接种到MS培养基中,进行培养;
(4)将步骤(3)所得材料培养15天后移栽到大棚培养,最后测定块茎的萌发时间。
2.根据权利要求1所述的通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯萌发和增加产量的方法,其特征在于,基本培养基为MS培养基+0.6wt%琼脂+3wt%蔗糖,pH值为5.8-5.9。
3.根据权利要求1所述的通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯萌发和增加产量的方法,其特征在于,步骤③中农杆菌的活化及重悬具体过程为:取转化后的农杆菌菌液在固体培养基中划线,然后置于28℃培养48h;挑取单菌落接种至含50mg/L Kan和50mg/L Rif的液体YEB中,在28℃,200rpm条件下培养过夜,最后对菌液进行稀释继续培养至OD600=0.4-0.6,离心,去上清,加入等体积的悬菌液重悬菌体。
4.根据权利要求3所述的通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯萌发和增加产量的方法,其特征在于,步骤③中重悬液为MS培养基+3wt%蔗糖,pH值为5.9-6.0。
5.根据权利要求1所述的通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯萌发和增加产量的方法,其特征在于,步骤④中共培养基的成分为:MS培养基+0.6wt%琼脂+3wt%蔗糖+2mg/L6-BA+0.25mg/L TDZ+0.1mg/L GA3+0.03mg/L 2,4-D,pH值为5.9-6.0。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910827460.4A CN110438152B (zh) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | 通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯块茎萌芽的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910827460.4A CN110438152B (zh) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | 通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯块茎萌芽的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110438152A CN110438152A (zh) | 2019-11-12 |
CN110438152B true CN110438152B (zh) | 2021-08-31 |
Family
ID=68439014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910827460.4A Expired - Fee Related CN110438152B (zh) | 2019-09-03 | 2019-09-03 | 通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯块茎萌芽的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110438152B (zh) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1262654C (zh) * | 2004-04-29 | 2006-07-05 | 中国农业大学 | 与玉米株高相关基因及其编码蛋白与应用 |
AR065100A1 (es) * | 2007-01-30 | 2009-05-13 | Cropdesign Nv | Plantas con rasgos relacionados con el rendimiento mejorado y un metodo para producirlas |
EP2829607B1 (en) * | 2012-03-23 | 2019-08-28 | Kirin Holdings Kabushiki Kaisha | Gene encoding of enzyme for reducing position 24 of steroid skeleton and plant having reduced expression of same gene |
CN108728454A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-11-02 | 四川农业大学 | 一种马铃薯StDWF1基因及其制备方法以及过表达该基因以促进马铃薯快速生根的方法 |
-
2019
- 2019-09-03 CN CN201910827460.4A patent/CN110438152B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110438152A (zh) | 2019-11-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109423492B (zh) | SlTOE1基因在调控番茄开花时间和产量中的应用 | |
CN110079549B (zh) | 一种通过过表达马铃薯StSN2基因诱导马铃薯快速结薯的方法 | |
CN107663524B (zh) | 一种调控草莓匍匐茎发生的FvGAIP基因及其应用 | |
CN110904106B (zh) | 春兰miR159b在增强植物冷敏感性中的应用 | |
CN108715852A (zh) | 一种番茄果实成熟基因Sl0658及其应用 | |
CN110438152B (zh) | 通过过表达马铃薯StDWF1基因促进马铃薯块茎萌芽的方法 | |
CN116179590A (zh) | 一种春兰miR396基因在调控植物茎增粗中的应用 | |
CN110951771B (zh) | 春兰miR390a在控制植物根系发育中的应用 | |
CN113234720B (zh) | 小麦长链非编码RNAlncR156及其在调控小麦响应干旱胁迫中的应用 | |
CN111304198B (zh) | 春兰miR390b在控制植物营养器官发育中的应用 | |
CN108588069B (zh) | 桑树miR171a的前体基因及其在增强植物耐盐性中的应用 | |
CN110982921B (zh) | 春兰miR159a在加快植物生命周期中的应用 | |
KR101677482B1 (ko) | 벼 유래의 고친화성 인산운반체 OsPT4 유전자가 과발현된 항생제 마커프리 형질전환 벼 | |
KR101677483B1 (ko) | 벼 유래의 종자무기성분함량을 증진시키는 OsNAS3 유전자가 과발현된 항생제 마커프리 형질전환 벼 | |
CN109628468A (zh) | 一种春兰CgWRKY53基因及其应用 | |
CN114149993B (zh) | 一种调控植物可溶性糖含量的lncRNA及其应用 | |
KR101602883B1 (ko) | 벼 유래의 고친화성 인산운반체 OsPT7 유전자가 과발현된 항생제 마커프리 형질전환 벼 | |
CN111500624B (zh) | CrSMT基因在提高植物对于生物胁迫以及非生物胁迫抗性中的用途 | |
CN116254288B (zh) | 一种春兰MIR156b基因在调控植物开花时间中的应用 | |
CN110964724B (zh) | 春兰miR390c在增强植物抗寒性中的应用 | |
CN117625683A (zh) | FvJAZ8基因在调控草莓匍匐茎发生中的应用 | |
CN117384919A (zh) | 一种NtERF283基因及其编码的蛋白与应用 | |
Ma et al. | GhAIL6, a Member of the AP2 Family Gene, Promotes Somatic Embryogenesis in Cotton. | |
KR20230033830A (ko) | 환경 스트레스에 대한 저항성을 조절하는 up 유전자 및 이의 용도 | |
CN118620939A (zh) | 一种促进根发育RsAHL15蛋白编码基因及其应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210831 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |